Dynamic mechanism of turbidity current for long-distance sediment transport through integration of numerical science and high resolution measurement technique

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海底で大規模に進行する土砂流れ（乱泥流）の被害予測・リスク管理に向け、スイス連邦工科大学ローザンヌ校（EPFL）の水工学研究室と共同研究を進めている。地震や季節的な水位変動に起因する「海底斜面の不安定化」により頻発する乱泥流は、海底構造物を破壊しながら数千km以上流動する。しかしながら、その発生場所や規模の予測は困難であり、海洋における大規模なインフラ整備や海底資源開発の妨げととして認識されており、被害の定量化や適切な対策の立案を行うことが重要となっている。本研究では、共同研究の相手方であるEPFL研究室が有する高精度超音波計測技術と初期・境界条件が管理可能な水槽実験設備を利用し、①粒子懸濁液の速度場，濃度場，粒度分布を計測する手法を確立を目指し、②乱泥流の詳細な運動メカニズムを明らかにすることを目標としている。実験結果から、研究代表者らが有する③粒子-流体相互作用を考慮したシミュレーション技術の高度化を図り、④乱泥流の長距離土砂輸送メカニズムについて論理性・普遍性・客観性を有する包括的な説明手法を提案することを目的としている。2022年度は，乱泥流を模擬した粒子懸濁液の連続注入を可能にする水槽模型実験装置の作成を行った。実験装置をもとに同比重の塩水密度流と粒子懸濁液の流動過程を観測し、運動性の際を検討した。また，粒子-流体の相互作用整理のための数理アルゴリズムの改良を並行して進めた。加えて、コロナ化で直接の訪問等が叶わなかったものの、EPFLの水工学研究室と定期的に研究交流を行い、2023年度に実施する研究内容について議論を行った。